Os pesquisadores descobriram uma maneira de aproximar a indústria dos computadores quânticos que são mais confiáveis, mais poderosos e menos propensos a erros ou imprecisões.
Imagem: Quântico
Em um avanço para a futura computação quântica, os pesquisadores implementaram pela primeira vez operações aritméticas básicas de maneira tolerante a falhas em um processador quântico real. Em outras palavras, eles encontraram uma maneira de nos aproximar dos computadores quânticos que são mais confiáveis, mais poderosos e menos propensos a erros ou imprecisões.
Os computadores quânticos exploram as propriedades exóticas da física quântica para resolver rapidamente problemas que os computadores clássicos considerariam impossíveis. Ao codificar informações em bits quânticos, ou “qubits”, eles podem realizar cálculos em paralelo, em vez de sequencialmente, como os bits normais.
No entanto, os qubits são extremamente frágeis e sujeitos a erros. Isso dificulta o desenvolvimento de computadores quânticos práticos. A tolerância a falhas é o Santo Graal para a realização de todo o potencial dos computadores quânticos. Ele permite que os computadores quânticos operem de maneira confiável, detectando e corrigindo erros, mesmo que os qubits sejam afetados por vários fatores, chamados de “ruído”.
O comportamento das partículas no reino quântico é diferente do que observamos no mundo macroscópico clássico. No domínio quântico, não podemos prever com precisão as posições das partículas subatômicas. Em vez disso, determinamos a probabilidade da sua localização, e mesmo a observação do simples comportamento destas partículas pode alterar o seu estado. Esta incerteza inerente e sensibilidade à observação tornam o ruído um desafio significativo na computação quântica.
Agora, cientistas da Quantinuum, do QuTech Institute e da Universidade de Stuttgart alcançaram um marco importante no caminho para a computação quântica tolerante a falhas. Eles implementaram a correção quântica de erros usando o processador quântico H1 da Quantinuum para realizar a adição de um bit tolerante a falhas, uma operação aritmética básica.
Os pesquisadores usaram a tecnologia de armadilha de íons da Quantinuum para levitar qubits em campos eletromagnéticos, tornando-os estáveis e duradouros. Conforme explicado no artigo de pesquisa do projeto, eles usaram um código quântico de correção de erros chamado código de cores [[8,3,2]] para codificar um único qubit lógico em 8 qubits físicos. Isso fornece redundância para detectar e corrigir erros.
Pense nisso como pedir a oito trabalhadores que façam a mesma tarefa: se alguns deles cometerem um erro, o resultado geral ainda estará correto, pois outros fizeram certo. Se apenas um trabalhador estiver executando a tarefa e cometer um erro, você estará sem sorte.
Vale a pena notar que a taxa de erro do circuito tolerante a falhas é de apenas 0,11%, o que é cerca de 9 vezes menor que a taxa de erro de 0,95% do circuito desprotegido. Esta é a primeira vez que uma operação lógica quântica tolerante a falhas atinge uma taxa de erro tão baixa.
O impacto destes avanços é de longo alcance. Os métodos de computação quântica tolerantes a falhas poderão abrir caminho para soluções práticas em áreas como simulações moleculares, inteligência artificial, otimização e segurança cibernética.
Além disso, a descoberta de um estado supercondutor incomum no ditelureto de urânio (UTe2) mostra o potencial para tornar os computadores quânticos mais poderosos. De acordo com relatos da mídia, este material pode permitir que os qubits mantenham seu estado indefinidamente durante os cálculos, anunciando o surgimento de computadores quânticos mais estáveis e práticos.
O computador quântico H1 da Quantinuum já está disponível comercialmente para clientes e tem aplicações potenciais em áreas de pesquisa especializadas, como pesquisa biológica, inteligência artificial, simulação e segurança cibernética.
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Salto Quântico: Pesquisadores alcançam marco importante em direção a um computador quântico confiável
Os pesquisadores descobriram uma maneira de aproximar a indústria dos computadores quânticos que são mais confiáveis, mais poderosos e menos propensos a erros ou imprecisões.
Imagem: Quântico
Em um avanço para a futura computação quântica, os pesquisadores implementaram pela primeira vez operações aritméticas básicas de maneira tolerante a falhas em um processador quântico real. Em outras palavras, eles encontraram uma maneira de nos aproximar dos computadores quânticos que são mais confiáveis, mais poderosos e menos propensos a erros ou imprecisões.
Os computadores quânticos exploram as propriedades exóticas da física quântica para resolver rapidamente problemas que os computadores clássicos considerariam impossíveis. Ao codificar informações em bits quânticos, ou “qubits”, eles podem realizar cálculos em paralelo, em vez de sequencialmente, como os bits normais.
No entanto, os qubits são extremamente frágeis e sujeitos a erros. Isso dificulta o desenvolvimento de computadores quânticos práticos. A tolerância a falhas é o Santo Graal para a realização de todo o potencial dos computadores quânticos. Ele permite que os computadores quânticos operem de maneira confiável, detectando e corrigindo erros, mesmo que os qubits sejam afetados por vários fatores, chamados de “ruído”.
O comportamento das partículas no reino quântico é diferente do que observamos no mundo macroscópico clássico. No domínio quântico, não podemos prever com precisão as posições das partículas subatômicas. Em vez disso, determinamos a probabilidade da sua localização, e mesmo a observação do simples comportamento destas partículas pode alterar o seu estado. Esta incerteza inerente e sensibilidade à observação tornam o ruído um desafio significativo na computação quântica.
Agora, cientistas da Quantinuum, do QuTech Institute e da Universidade de Stuttgart alcançaram um marco importante no caminho para a computação quântica tolerante a falhas. Eles implementaram a correção quântica de erros usando o processador quântico H1 da Quantinuum para realizar a adição de um bit tolerante a falhas, uma operação aritmética básica.
Os pesquisadores usaram a tecnologia de armadilha de íons da Quantinuum para levitar qubits em campos eletromagnéticos, tornando-os estáveis e duradouros. Conforme explicado no artigo de pesquisa do projeto, eles usaram um código quântico de correção de erros chamado código de cores [[8,3,2]] para codificar um único qubit lógico em 8 qubits físicos. Isso fornece redundância para detectar e corrigir erros.
Pense nisso como pedir a oito trabalhadores que façam a mesma tarefa: se alguns deles cometerem um erro, o resultado geral ainda estará correto, pois outros fizeram certo. Se apenas um trabalhador estiver executando a tarefa e cometer um erro, você estará sem sorte.
Vale a pena notar que a taxa de erro do circuito tolerante a falhas é de apenas 0,11%, o que é cerca de 9 vezes menor que a taxa de erro de 0,95% do circuito desprotegido. Esta é a primeira vez que uma operação lógica quântica tolerante a falhas atinge uma taxa de erro tão baixa.
O impacto destes avanços é de longo alcance. Os métodos de computação quântica tolerantes a falhas poderão abrir caminho para soluções práticas em áreas como simulações moleculares, inteligência artificial, otimização e segurança cibernética.
Além disso, a descoberta de um estado supercondutor incomum no ditelureto de urânio (UTe2) mostra o potencial para tornar os computadores quânticos mais poderosos. De acordo com relatos da mídia, este material pode permitir que os qubits mantenham seu estado indefinidamente durante os cálculos, anunciando o surgimento de computadores quânticos mais estáveis e práticos.
O computador quântico H1 da Quantinuum já está disponível comercialmente para clientes e tem aplicações potenciais em áreas de pesquisa especializadas, como pesquisa biológica, inteligência artificial, simulação e segurança cibernética.